前言

尝试了一段时间的Go，发现一是还是舍不得Kotlin，二是Go的UI库实在有点蛋疼，所以最近还是寻找了一些重返Kotlin的解决方案。Graalvm我早有耳闻，也有过一次不愉快的尝试，但是看到它的版本号在今年脱离了RC的标志来到了19.1.1，我决定还是再给它一个机会。

Graalvm

官网地址: https://www.graalvm.org/

还是稍微介绍一下Graalvm吧。就目前看来Graalvm算是近年来Oracle最有创造力的产品了。

GraalVM is a universal virtual machine for running applications written in JavaScript, Python, Ruby, R, JVM-based languages like Java, Scala, Groovy, Kotlin, Clojure, and LLVM-based languages such as C and C++.
GraalVM removes the isolation between programming languages and enables interoperability in a shared runtime. It can run either standalone or in the context of OpenJDK, Node.js or Oracle Database.

Graalvm是一款通用虚拟机，可以运行由Javascript，Python，Ruby，R和基于JVM(Java,Kotlin,Scala,Groovy)以及基于LLVM(C和C++)的语言开发的程序。GraalVM去除了语言之间的隔阂，并且允许它们在运行过程中保持互通。GraalVm既可以独立运行，也可以在OpenJDk，NodeJs或者Oracle数据库的环境中运行(这句话，不明所以)。

以及一些特性

Polyglot(通用性)

Zero overhead interoperability between programming languages allows you to write polyglot applications and select the best language for your task.
不同语言间无痛交互，根据业务情况任意选择语言
Native(原生,这是重点)

Native images compiled with GraalVM ahead-of-time improve the startup time and reduce the memory footprint of JVM-based applications.
GraalVM生成的Native image(可以认为就是可执行文件) 使用AOT技术加快启动时间并且减少基于JVM的应用的启动内存(Java系客户端的两大痛处)
Embeddable(嵌入式，不是单片机那个)

GraalVM can be embedded in both managed and native applications. There are existing integrations into OpenJDK, Node.js and Oracle Database
这个Embeddable的特性我还没有接触过，所以并不理解它所说的与OpenJDK这些一起运行是个什么意思

GraalVM的这么多特性，对于我来说，最有价值的就是Native了。相信对于大部分Java系的开发者来说也是如此，“我Java系的生态要啥有啥，还要其他语言干嘛？”
所以接下来就写一下GraalVM这个不成熟到能跟Kotlin Native 55开的Native image吧。

Native image

官方文档 https://www.graalvm.org/docs/reference-manual/aot-compilation

话是说的很漂亮，解决了Java写客户端的两大痛处，但是实际用起来那可真全是痛处。当然这里说的痛处是开发中的痛处，在成功build了native image之后，确实是如官网所说，启动速度快，内存占用小(除了莫名其妙的申请了32G虚拟内存)。

首先一点是，在19.0之后，native-image不再包含在Graal的基础包中了，要安装的话，需要运行个命令

gu install native-image

Linux上这个操作可能需要sudo。文件是从gtihub上下载的，所以国内下载可能会很慢，官网上表示可以配置代理，但是我好像不太成功。总归等了挺久之后也算是下载下来了。

目前Native image还有很多的限制。按照github上的官方文档，Native image对一些Java的特性还不能支持

特性	支持情况
动态类加载	不支持
反射	需要配置文件
动态代理	需要配置文件
JNI	大多数支持
Unsafe Memory Access	大多数支持
类初始化(static里初始化类)	支持
InvokeDynamic	不支持
Lambda Expressions	支持(有问题)
Synchronized, wait, and notify	支持
Finalizers	不支持
References	大多数支持
Threads	支持
Identity Hash Code	支持
Security Manager	不支持
JVMTI, JMX, other native VM interfaces	不支持
JCA Security Services	支持

首先动态类加载肯定是不用想了，native的部分与非native的部分明显不能建立联系。而反射可以通过传入配置文件来获得支持，这就让许多框架的使用成为了可能。

Native的客户端

如果只是一个简单的，单线程的console应用，那么native image的使用基本上是不会有任何问题。但是一旦涉及了GUI，这个native image就有点搞人心态了。

Java上大家熟知的GUI方案无外乎Swing和Javafx，在graal的issues中可以看到现在尚且不能支持swing，而且由于swing已经是个如此年迈的框架，我也不倾向于使用它。那么现在的选择就只有javafx了。

JavaFX

GraalVM有两个版本，一个CE，一个EE，其中CE版是不带JavaFx的。而EE中所带的JavaFx会在编译成native image的过程中出现无数的问题，于是我搜索了graal的issues，并且成功找到了一些前人的经验

https://github.com/oracle/graal/issues/403

https://github.com/oracle/graal/issues/994

其中issue403是Glavo大佬提出的

在 403 的评论中可以看到一个叫做gluonhq的产品，

https://github.com/gluonhq/client-samples

应该有人通过它成功编译了javafx的native image。我也按照gluonhq的文档做了一些尝试，非常遗憾的是，我并没有成功，失败的原因也不是说出现了什么错误，而是这货占用的内存量有点夸张。几次尝试编译都因为内存不足而告终，后来我曾试图把开发环境搬到生产服务器上(一台16核32G的虚拟服务器)，但最终因为gluonhq不支持windows而宣告失败。所以如果看到这篇文章的人中有不用Windows且内存达到16G的话，可以尝试一下直接使用gluonhq client。

虽然用gluonhq失败了，但是至少说明已经有人成功了吧。于是我在994中的最后一条评论里找到了这个仓库

https://github.com/maxum2610/HelloJFX-GraalSVM

maxum2610表示要构建naive image需要自己build一个OpenJFX。这简直是打开了新世界的大门。既然都自己构建OpenJFX了，那稍微改改代码总也不是什么大事吧。于是参考maxum2610的文档，我开始了自己的旅程。

OpenJFX

build OpenJFX的过程中只有遇到了一个问题，这货要求gradle的版本是1.8，然后IDEA默认的是5.1，所以要自己调整一下。

整个构建的过程是很愉快的，把构建得到的/build/sdk/rt/lib里的文件复制到Graalvm的jre下就可以得到一个自己的JavaFx环境了。接着我开始尝试编译Native image,并且不出意外的失败了。

报的错误是issue1376中的错误

https://github.com/oracle/graal/issues/1376

Invoke with MethodHandle argument could not be reduced to at most a single call: java.lang.invoke.MethodHandleImpl.buildVarargsArray(MethodHandle, MethodHandle, int)

解决方案是把所有报这个错的地方的lambda全部改成java6的语法。

在全部改完之后就可以成功生成naive image了。当然走到了这步还没有成功。
在运行的过程中会发现加载libglass.so失败的问题，一开始我以为是路径有问题，后来发现是在调用JNI_Onload的时候返回了-1。

于是本着既然都改了源码了，再改点C的代码又怎么样呢的想法，大概看了一下glass_general.cpp中JNI_Onload函数的内容，发现是在加载sun/misc/GThreadHelper的时候报错了，

   clazz = env->FindClass("sun/misc/GThreadHelper");
   if (env->ExceptionCheck()) return JNI_ERR;
   if (clazz) {
       jmethodID mid_getAndSetInitializationNeededFlag = env->GetStaticMethodID(clazz, "getAndSetInitializationNeededFlag", "()Z");
       if (env->ExceptionCheck()) return JNI_ERR;
       jmethodID mid_lock = env->GetStaticMethodID(clazz, "lock", "()V");
       if (env->ExceptionCheck()) return JNI_ERR;
       jmethodID mid_unlock = env->GetStaticMethodID(clazz, "unlock", "()V");
       if (env->ExceptionCheck()) return JNI_ERR;

       env->CallStaticVoidMethod(clazz, mid_lock);

       if (!env->CallStaticBooleanMethod(clazz, mid_getAndSetInitializationNeededFlag)) {
           init_threads();
       }

       env->CallStaticVoidMethod(clazz, mid_unlock);
   } else {
        env->ExceptionClear();
        init_threads();
   }

确认了一下jniconfig，发现确实没有这个库。在搜索了一圈之后决定干脆不加载了，直接走else分支。成功！

我修改的OpenJFX已经传到github上了

https://github.com/Wooyme/openjdk-jfx

重新build OpenJFX之后编译出的naive image就可以正常运行了。

小结

Graalvm依然是个很不成熟的技术，要尝试的话就得做好踩坑的觉悟。